Selektive Motoransteuerung spart Kosten

Weniger antriebstechnische Komplexität, effizientere Nutzung von Bauraum und wirtschaftlichere Antriebslösungen - mit diesen Zielen hat Wittenstein Cyber Motor ein Modul entwickelt, das mehrere Motoren selektiv mit einem einzigen Antriebsverstärker ansteuern kann. Es eignet sich besonders für Servoantriebe in stationären Materialflusssystemen, autonomen Flurförderzeugen mit integriertem Lastenhandling, Verpackungs- und Abfüllanlagen sowie Etikettiersystemen oder Werkzeugmaschinen.

Der Motor-Select-Switch ist integraler Bestandteil des neuen, industrietauglichen Kleinservosystems, das Wittenstein Cyber Motor im Vorfeld der Messe SPS 2019 im Markt eingeführt hat. Dieses ist wie geschaffen für den modularen Maschinenbau, denn es zeichnet sich durch unkomplizierte Multi-Ethernet-Konnektivität, dezentrale Intelligenz, Echtzeitfähigkeit und jetzt auch durch regelungstechnische Selektierbarkeit von Einzelantrieben aus.

Kurze Umschaltzeit, volle Performance Das neue Antriebsmodul Cyber Motor Select Switch ermöglicht es, in der Funktion einer elektronischen Weiche ähnelnd, aktuell bis zu vier der kompakten, platzsparenden und massenträgheitsoptimierten Kleinservomotoren der Familie Cyber Dynamic Line funktionsselektiv mit einem einzigen Cyber Simco Drive 2-Regler anzusteuern. Die Auswahl des Motors erfolgt über einen Digitaleingang, der vom Antriebsverstärker selbst oder einer SPS geschaltet werden kann. Der ausgewählte Motor wird sowohl über die Motorphasen als auch über das Motor-Feedback-System mit dem Regler verbunden. Hinsichtlich Funktionalität, Konnektivität und Echtzeitfähigkeit bleibt die volle Performance des Antriebsstranges erhalten – zumal die Umschaltzeit gering ist und eine neue Verbindung von Servomotor und Regler schnell aufgebaut ist. Wird ein Motor angesteuert sind die anderen, nicht selektierten Motoren drehmomentfrei. Um sie gegen das unerwünschte Verlassen ihrer Ruheposition zu sichern, bietet das neue Kleinantriebssystem verschiedene Optionen: eine Haltebremse im Motor, die im stromlosen Zustand schließt; die Ausstattung des Motors mit dem batterie- und getriebelosen Multiturn-Absolutwertgeber, den das Kleinantriebssystem optional bereithält; oder die Integration eines hochübersetzenden NP-Planetengetriebes von Wittenstein Alpha mit großen Rückdrehmoment oder mit Selbsthemmung.

Fußabdruck, bewegte Massen, Energieverbrauch: weniger ist mehr Die Reduzierung der Anzahl von Reglern in der Maschine ermöglicht ein bauraum-, leistungs-, energie- und kosteneffizientes Antriebsdesign. Hinzu kommt die besondere Kompaktheit der neuen Cyber Simco Drive 2-Regler: sie sind im Vergleich zur Vorgängerbaureihe etwa 30 Prozent kleiner und gehören zu den platzsparendsten Servoantriebsreglern ihrer Art am Markt. Beide Faktoren – weniger Antriebe, kleinere Antriebe – führen gemeinsam dazu, dass Motor-Select-Switch smarte Maschinenkonzepte wirkungsvoll unterstützt. So ist ein Ziel von Maschinenbauern, den „machine footprint“ – also die Grund- oder Aufstellfläche einer Maschine – zu minimieren. Besonders deutlich wird der Trend in Richtung Miniaturisierung im Bereich autonomer Transportlösungen – vom klassischen Fahrerlosen Transportsystem (FTS) über kompakte Automated Guided Carts (AGC) bis hin zu Autonomous Mobile Robots (AMR). Die Fahrzeuge und mobilen Plattformen werden nicht nur kleiner, sondern auch immer multifunktionaler. Hier wie auch in der stationären Robotik heißt es zudem – mit Blick auf die Einsparung kinematischer Energie: Ballast abwerfen!

Es lohnt sich also darüber nachzudenken, wie sich eine bauraumoptimierte, massenminimierte und energieeffiziente Antriebstechnik realisieren lässt. Die drei zentralen Fragen, die sich dabei stellen: Wie viele elektrische Antriebe einer Maschine sind gleichzeitig im Einsatz, welche Antriebe können oder dürfen aus prozesstechnischer Sicht nicht gleichzeitig arbeiten, und welches Antriebsportfolio bietet die Möglichkeit, erkannte Effizienzsteigerungspotenziale professionell umzusetzen? Während das neue Kleinantriebssystem von Wittenstein Cyber Motor die letzte Fragestellung beantwortet, hilft bei den beiden erstgenannten nur eine Analyse der jeweiligen Anwendung.

Antriebsoptimierung im stationären und mobilen Materialfluss Stationäre Transportstrecken im intralogistischen Materialfluss sind üblicherweise modular in Fördersegmente aufgebaut. Darin integriert sind Weichen, die das Transportgut entsprechend der Zielsteuerung durch den Materialflussrechner an verschiedenen Stellen in Richtung Lager, Produktion, Kommissionierung oder Versandbereitstellung umlenken. Hubwerke und Drehtische verändern Förderrichtungen in vertikaler und horizontaler Ebene. Ein breites Einsatzfeld also für elektrische Motoren, die sich an vielen Stellen einen gemeinsamen Servoregler teilen können. Wird beispielsweise ein Kommissionierbehälter in Richtung eines Hubwerkes transportiert, kann über den Motor-Select-Switch mit dem gleichen Controller zunächst das anliefernde Fördersegment, dann die Hubeinrichtung und schließlich die abtransportierende Materialflussstrecke angesteuert werden. Der gesamte Prozess ist in der Regel nicht taktzeitkritisch – das Umschalten von einem Antrieb zu einem anderen hat also keine Auswirkungen auf die Performance der betrachteten Materialflusstrecke. Dafür aber spart der Maschinenbauer die Anschaffung, Integration und Verdrahtung von zwei Antriebsreglern ein und gewinnt so Platz im Schaltschrank. Noch wichtiger ist das Nutzenpotenzial des Motor-Select-Switches im Bereich autonom-mobiler Transportlösungen. FTS, AGC oder AMR haben neben den Fahrantrieben in der Regel auch weitere Servoantriebe für das Lasthandling, beispielsweise Hubtische, aktive Förderrollen oder Klemmmodule an Bord. Während der Transportfahrt sind diese Antriebe nicht im Einsatz – benötigen also keinen Controller. Beim Aufnehmen oder Übergeben von Last können diese Servoantriebe die Controller der jetzt vom Motor-Select-Switch nicht angesteuerten Fahrantriebe nutzen. Die Vorteile sind Platzeinsparung im Fahrzeug-Schaltkasten und weniger Gewicht.

Smarte Antriebslösung für das Verpacken, Abfüllen, Etikettieren und Dosieren Moderne Verpackungsanlagen, leistungsfähige Abfülllinien und etikettengestützte Kennzeichnungssysteme sind ohne elektrische Servoantriebstechnik nicht vorstellbar. Aber auch hier benötigt nicht jeder einzelne Motor immer seinen eigenen Controller. Die automatische Formatverstellung ist so ein Beispiel. Die Antriebe werden dann aktiv, wenn eine Anlage, beispielsweise ein Tray- oder Kartonaufrichter, zu Beginn einer neuen Produktionscharge auf ein anderes Packmaterial, auf geänderte Produktgrößen oder neue Verpackungsgeometrien eingestellt wird. In dieser Zeit werden die Motoren von Transporteuren, Greifern, Umsetzern oder Füllern nicht benötigt – ihre Controller können jetzt mit dem Motor-Select-Switch kurzzeitig zur Regelung der Formatverstellantriebe genutzt werden. Als automatische Maschineneinrichtung, die immer öfter bislang genutzte, manuell betätigte Stellglieder ersetzt, spielen diese Servoantriebe für die Taktzeit der Maschine eine untergeordnete Rolle – eine hochdynamische Auslegung ist nicht erforderlich. Weitere Einsatzbeispiele, in denen ein Controller über den Motor-Select-Switch ohne Produktivitätseinbußen mehrere Servoantriebe ansteuern kann, finden sich in Rundtakttischen von Abfülllinien und Etikettiersystemen. In Dosieranlagen ermöglicht es das Controller-Sharing, unterschiedliche Dosierschnecken in einem Dosierkopf sukzessive zu aktivieren, um beispielsweise Kleberaupen nacheinander aufzutragen. Zudem können mit einem Servoregler selektiv Pumpen angesteuert werden, mit denen Behälter befüllt oder entleert werden und beide Prozesse zeitlich getrennt voneinander stattfinden.

Alternierende Ansteuerung von Servoantrieben in Werkzeugmaschinen Sequenzielle Vorgänge in Werkzeugmaschinen, die mit Hilfsantrieben gelöst werden, sind ebenfalls ein Einsatzfeld des neuen Kleinservoantriebssystems wie auch des Motor-Select-Switches. Das Positionieren des Werkstücks und der Vorschub des Werkzeugs zum Fräsen oder Bohren oder Werkzeugwechsel sind ein Beispiel dafür, wie ein Servoregler – intelligent koordiniert – alternierend die Servoantriebe von zwei unterschiedlichen Applikationen ansteuern kann. Für den Werkzeugwechsel oder das elektrische Öffnen der Maschinentür können entsprechend die Servoregler der in diesem Augenblick nicht aktiven Vorschub- und Spindelachsen genutzt werden.

Der Motor-Select-Switch des neuen Kleinservosystems von Wittenstein Cyber Motor reduziert antriebstechnische Komplexität, nutzt Bauraum effizienter und ermöglicht wirtschaftlichere Antriebslösungen. Er bietet somit auf unterschiedlichen Ebenen ein hohes Verbesserungs- und Rationalisierungspotenzial. Dieses genau zu beziffern bedarf einer eingehenden Analyse der jeweiligen Anwendung. Hierfür steht bei Wittenstein Cyber Motor ein Team aus hochqualifizierten Applikationsingenieuren bereit. www.wittenstein.de

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